金属腐蚀与防护范例.ppt

画出以Fe+2HCl=FeCl2+H2构成的原电池装置并写出电极反应式 第四章 电化学基础 第4节 金属的电化学腐蚀与防护 据统计，发达国家因为金属腐蚀而造成的损失约占全年国内生产总值的2%~4%；远超水灾、火灾、风灾、地震等自然灾害造成损失的总和。 一.金属的腐蚀1.定义2.本质3.分类 * u 铁锈的主要成分： Fe2O3·XH2O 铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3 一、金属的电化学腐蚀 1、什么是金属腐蚀？ 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 2、金属腐蚀的本质是什么? 是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。 M - ne- = Mn+ 阅读课本P84-P85相关内容 3、金属腐蚀的类型有哪些？ ——根据与金属接触的介质不同 3、金属腐蚀的类型有哪些？ 金属跟接触到的干燥气体（如SO2、Cl2、O2等）或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。 不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。 化学腐蚀： 电化学腐蚀： ——根据与金属接触的介质不同 两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大 相互 关系 本质 电流 发生的条件 电化学腐蚀 化学腐蚀 类型 金属与接触 物直接反应 不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池 无电流产生 有电流产生 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 化学腐蚀与电化学腐蚀比较 电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多，腐蚀速度也快很多 钢铁表面形成的微小原电池示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑ 负极： Fe - 2e- = Fe2+ 电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑ 分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀； 请大家根据原电池原理，写出电极反应式 及电池反应方程式。 负极： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。 析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。 钢铁腐蚀 联系 总反应 正极C(+) 负极Fe(-) 电极反应 条件 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 水膜呈强酸性 水膜呈中性或弱酸性 Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- 2H++2e-=H2↑ 2H++Fe=Fe2++H2 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 铁锈：Fe2O3 · xH2O 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 金属的腐蚀以电化腐蚀为主， 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主 钢铁生锈原理探究（P85） [实验4-3] 实验现象： 几分钟后,装置中的导管中水柱上升 讨论，小结： 装置中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小， 则装置中有气体参加反应。 请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？ 交流与讨论 我们知道，铁生锈是形成了原电池，同样我们也可以根据原电池来保护金属 〖讨论〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些 方面设想解决问题的思路 ？ 思路一：直接隔离 即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。 1、给金属穿上“保护膜” 例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。 二、金属的防护 烤蓝 涂机油 烤漆 涂凡士林 镀锌 镀铬 自行车的金属部件采用了什么样的防护措施? 思路二：改变本质 即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。 2、加入其他金属改变其组成 在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。 思路三：因势利导 电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。 3、电化学防护法——重点掌握 牺牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属做负极反应受到腐蚀。 外加电流的阴极保护法： 将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子直接流向被保护的钢铁设备。 辅助阳极（不溶性） 外加电流的阴极保护